Но получить какие-либо существенные результаты не удавалось. К тому же Ган лишился своей замечательной сотрудницы Лизы Мейтнер. После аншлюса австрийский паспорт уже не мог защитить ее от преследований наци, в июле 1938 года она была вынуждена покинуть Германию. Группа лишилась своего единственного физика. Химики Ган и Штрассман остались без помощи физика Мейтнер как раз в то время, когда ее советы были особенно необходимы, — осенью 1938 года парижане опубликовали итоговую статью, где впервые подробно описали методику своих экспериментов.
Получив эту статью, Ган поначалу не особенно ею заинтересовался. Он передал ее своему помощнику. Зато Штрассман изучал статью с неослабным интересом, и чем дальше он вчитывался в текст, тем яснее становилось ему: французы допустили ошибку. Да, они провели замечательную работу, они отличные физики-экспериментаторы, но в радиохимии разбирались куда меньше его и Гана. В этом-то, по-видимому, и было все дело: они были убеждены, что в растворе облученного урана содержится лишь одно неизвестное вещество, и только ему приписывали все свойства. Но на самом деле неизвестных веществ могло быть не одно, а два! Ган рассмеялся, услышав об этом, но вскоре признал: «Возможно, в этом что-то и есть».
Это и послужило началом серии блестящих опытов, занявших всего лишь неделю, но позволивших твердо установить: в растворе наверняка нет ни трансуранов, ни урана, ни протактиния, ни тория, ни актиния. Подтвердилась и правота Штрассмана; после облучения мишени в растворе действительно удалось обнаружить смесь нескольких веществ. В качестве «носителя» химики выбрали барий, с его помощью удалось перевести из раствора в осадок группу из трех радиоактивных веществ. А затем, приготовив из полученных трех веществ новый раствор, они с помощью лантана перевели в осадок три других, «дочерних» вещества.
Что это были за вещества? Существовавшая в то время теория допускала одно-единственное толкование опытов: первые три вещества являются изотопами радия, а три дочерних — изотопами актиния. Правда, с точки зрения чисто химической, исходя из проведенных реакций, ничто не мешало сделать и другой вывод: в первом осадке содержались изотопы бария, во втором — лантана. Но о таком выводе они скорее всего не смели даже и подумать. В ту пору он представлялся бы совершенно невероятным, ибо барий и лантан занимают в периодической таблице значительно более ранние места, и никакой мыслимый процесс радиоактивного распада не позволял объяснить возникновение этих элементов.
О существовании в облученном растворе урана новых веществ, объявленных ими изотопами радия и актиния, образующимися в результате последовательного процесса радиоактивного распада урана, Ган и Штрассман сообщили в печати на исходе 1938 года. Но и это весьма осторожное сообщение многие физики встретили с недоверием. Ведь если бы оно оказалось правдой, пришлось бы признать существование некоего совершенно удивительного процесса радиоактивного распада; чтобы превратиться в атом радия, атому урана приходилось бы очень быстро лишаться двух альфа-частиц. И это казалось тем более сомнительным, что такой энергичный процесс должен был возникать всего-навсего после бомбардировки уранового раствора медленными нейтронами, то есть нейтронами очень малой энергии.
Случилось так, что вскоре после опубликования сообщения Ган встретился с Бором в Копенгагене. Прославленный датчанин откровенно усомнился в истинности объяснения, данного Ганом и Штрассманом. По мнению Бора, последовательное испускание атомом урана двух альфа-частиц было бы «противоестественным», и, следовательно, новые вещества скорее всего были трансуранами. Подоспело и сердитое письмо из Стокгольма. Лиза Мейтнер упрекала Гана в том, что он начал делать глупости. И ему нетрудно было представить себе ее недовольное лицо, когда она писала эти слова; подумать только: химики позволили себе повольничать с самими законами физики!
Осмеянные и раздраженные, Ган и Штрассман твердо решили доказать свою правоту. Началась новая серия опытов[5]. Их экспериментальное мастерство никогда не было столь утонченным, столь виртуозным, как в этот раз; Штрассман предложил новый, исключительно изящный метод выделения «родственного» радиоактивного вещества из облученного раствора с помощью хлористого бария. Последний выпадает в осадок в виде идеальных кристаллов, а это давало полную гарантию того, что появляющиеся в растворе при облучении трансурановые элементы не будут содержаться в кристаллах. Аппарат, изготовленный для опытов, был очень прост. Вместо циклотронов, применявшихся для подобных целей в других странах, в распоряжении берлинцев имелся значительно менее мощный источник — один грамм радия, смешанного с бериллием, — помещенный для замедления нейтронов в парафиновый блок. Нейтронами облучали трубку, в которой содержалось химическое соединение урана. В раствор облученного уранового соединения, где присутствовали таинственное вещество с периодом полураспада 3,5 часа и множество других элементов, возникающих под воздействием нейтронной бомбардировки, добавлялся хлористый барий. В образовавшихся кристаллах содержалось ничтожно малое количество того вещества, которое Ган и Штрассман считали изотопами радия. Его присутствие в кристаллах подтверждалось счетчиком Гейгера — Мюллера, он стоял тут же на деревянной скамье, и через регулярные промежутки времени Ган, Штрассман или кто-нибудь из лаборанток записывал показания, чтобы получить данные о периодах полураспада.
Это был труднейший опыт. Невообразимо малые количества получившихся веществ оказались буквально погребенными в массах кристаллов нерадиоактивного хлористого бария. Но именно эти ничтожные количества того, что считалось изотопами радия, и требовалось выделить из кристаллов и как можно точнее и надежнее измерить их радиоактивность. Выделение радия следовало проводить методом фракционной кристаллизации, который разработала еще Мария Кюри и которым Ган и Штрассман неоднократно пользовались.
Но, как ни странно, фракционная кристаллизация на этот раз не дала ожидаемого результата.
Быть может, они допустили ошибку? Ученые проверили все самым тщательным образом. Ошибки как будто не было.
На третьей неделе декабря Ган решил поставить контрольный опыт. Он заново провел фракционную кристаллизацию специально приготовленного раствора, введя в него заведомо известный изотоп радия ThX. Все шло как положено: из кристаллов хлористого бария удавалось выделить даже ничтожные количества атомов истинного изотопа радия. Значит, метод работал, и ошибку следовало искать в чем-то другом.
В субботу 17 декабря Ган и Штрассман все ещё не пришли в себя после столь неожиданного поворота событий. Но первые проблески истины уже забрезжили перед ними: в тот день они сдвоили опыт. В общем растворе содержались неопознанные «изотопы радия» и подлинный изотоп радия — MsTh1. Последний был намеренно введен в раствор в качестве индикатора. Из уранового раствора оба вещества выводились с помощью все того же бариевого носителя. Их перевели в осадок, а затем начали фракционную кристаллизацию. Опыт был тончайший. На любом его этапе Гана и Щтрассмана могли сбить с толку множество продуктов радиоактивного распада почти всех участвовавших в опыте веществ. Они учитывали эту опасность. На каждом этапе кристаллизации они проверяли радиоактивность кристаллов хлористого бария. И счетчик показывал, что от этапа к этапу концентрация мезотория — истинного изотопа радия — повышалась так, как и следовало. Но то удивительное вещество, которое они уже привыкли считать изотопом радия, вело себя совершенно иначе: на каком бы этапе ни проверялись кристаллы, его концентрация оставалась неизменной, так же как и концентрация самого бария. Это странное вещество распределялось в барии равномерно. Такая равномерность казалась странной, но многозначительной.
В ночь с субботы на воскресенье Ган записал в дневнике: «Волнующий опыт фракционного разделения радия /бария/ мезотория».
Сам он уже отбросил сомнения: вещество, которое они до сих пор принимали за радиоактивный изотоп радия, никакими химическими способами не могло быть отделено от бария, потому что само оно было не что иное, как радиоактивный изотоп бария!
5
Возможно, уже в ноябре 1938 г. Ган начал предчувствовать правду. В Вене он прочитал тогда лекцию, в которой не отрицал возможности совершенно иного толкования опытов.